Tại sao silicon loại P thường được sử dụng trong sản xuất chip?

Từ các quy trình CMOS Planar sớm đến các finfet tiên tiến, p-substrates tiếp tục được áp dụng rộng rãi trong các thiết kế mạch tích hợp. Tại sao việc sản xuất các mạch tích hợp thiên về silicon loại P?
Silicon loại p loại so với loại n?

Trong silicon nội tại, độ dẫn điện rất kém; Khi các yếu tố ngũ giác (như phốt pho P, arsenic AS và antimon SB) được thêm vào nó, một "electron miễn phí" được sản xuất thêm. Các electron miễn phí này có thể di chuyển tự do → tạo thành các chất bán dẫn dẫn điện tử được gọi là silicon loại N.

Được pha tạp với một nguyên tố hóa trị ba (như boron B), vì nguyên tử boron có một electron hóa trị ít hơn so với silicon → nó sẽ tạo thành "lỗ" trong mạng tinh thể; Những lỗ hổng này có thể di chuyển tự do và trở thành nhà mạng đa số được sử dụng để xây dựng các thiết bị NMOS.

Lịch sử và lý do thực tế để áp dụng silicon loại P là gì?

0040-09094 Chamber 200mm

1, các thiết bị NMOS chiếm ưu thế trong những ngày đầu

Trong những năm 70 ~ 80, các mạch kỹ thuật số sớm chủ yếu được sử dụng các mạch logic chỉ có NMOS. Các cấu trúc NMOS nhanh chóng và dễ chế tạo và có thể được xây dựng trực tiếp trên các chất nền loại P mà không cần các cấu trúc tốt.

Do đó, các chất nền loại P là các chất nền hỗ trợ tự nhiên các thiết bị NMOS.

2, Công nghệ CMOS tiếp tục cấu trúc wafer loại P

Với sự ra đời của công nghệ CMOS, cần phải tích hợp cả NMO và PMO:

NMOS: Vẫn được xây dựng trên chất nền loại P (tương thích với các dòng NMO trước đó)

PMOS: Xây dựng n-giếng trên chất nền loại P để nhà PMO

Điều này có nghĩa là chỉ với một bước doping bổ sung, chế tạo CMOS có thể được hoàn thành trên các chất nền loại P hiện có.

715-031986-005 HSG LWR phản ứng

3, Khả năng tương thích xử lý và kiểm soát năng suất

Việc sử dụng các chất nền loại P giúp kiểm soát các vấn đề chốt dễ dàng hơn;

Là một vài electron (trong loại p), khoảng cách khuếch tán là ngắn và hiệu ứng ký sinh rất dễ triệt tiêu.

Thiết kế nền tảng và cấu trúc cách ly bẫy cũng được tối ưu hóa xung quanh quá trình silicon loại P.

4, cố định tiềm năng cơ chất (sai lệch đơn giản hóa)

Chất nền loại P có thể được nối tiếp trực tiếp (GND) như một tiềm năng tham chiếu đồng đều; Trong trường hợp chất nền loại N, chất nền phải được kết nối với VDD, sẽ đưa ra các biến động tiềm năng do thay đổi tải, gây ra các vấn đề về độ trôi của PMOS VT và tiếng ồn.